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        基于網(wǎng)格尺度的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價研究

        2014-05-30 05:13:58孫瀅悅張立峰
        浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年6期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)格化尺度災(zāi)害

        孫瀅悅,陳 鵬,張立峰,甘 靜,2

        (1.吉林師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院,吉林 四平 136000;2.東北師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,吉林 長春 130024)

        近年隨著旅游業(yè)的快速發(fā)展,旅游業(yè)已成為多省市的支柱型產(chǎn)業(yè)。同時,由于旅游業(yè)具有綜合性、依賴性和季節(jié)性的特點,決定了旅游業(yè)是高敏感性的產(chǎn)業(yè)[1]。整個旅游資源災(zāi)害研究系統(tǒng)中,一旦周圍環(huán)境變化都會引起旅游業(yè)的波動與震蕩。因此,自然災(zāi)害的發(fā)生對旅游業(yè)影響較大,是目前研究的熱點問題。而針對旅游資源災(zāi)害風(fēng)險研究相對較少,且缺乏統(tǒng)一的程序與范式,尤其是在對區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價上,多數(shù)都是從行政區(qū)尺度、景區(qū)尺度進(jìn)行評價研究[2-5],但評價結(jié)果精度不夠,不能滿足實際工作需要。因此,本文著重對此研究熱點問題,以吉林省旅游資源為研究對象,采用網(wǎng)格尺度對區(qū)域旅游資源災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險評價研究,提出了一套基于網(wǎng)格尺度的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價的方法與思路,創(chuàng)建了基于網(wǎng)格尺度的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價模型與范式,以充實、完善基于小尺度的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價理論與方法,為我國制定區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險管理和規(guī)劃提供決策依據(jù)。

        1 研究區(qū)概況

        吉林省位于我國東北地區(qū)的中心地帶(40°51'-46°18'N,121°38'-131°17'E)。南北寬約600 km,東西長約750 km。省內(nèi)自然災(zāi)害種類較多 (洪澇、地震、火災(zāi)、低溫、冷害等),且發(fā)生較為頻繁,對吉林省旅游業(yè)影響較大。省內(nèi)主要旅游資源有長白山國家5A級旅游景區(qū)、吉林霧凇、長影世紀(jì)城、吉林松花湖、高句麗王城文化遺址、長春凈月潭、長春偽滿皇宮等多處自然景觀和人文景觀,是全國著名的自然和人文旅游勝地(圖1)。

        圖1 研究區(qū)位置

        2 研究方法

        2.1 數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

        數(shù)據(jù)網(wǎng)格化是指將空間上分布不均的數(shù)據(jù),按照一定方法 (如克里格法、滑動平均等)規(guī)算成規(guī)則網(wǎng)格中的代表值 (趨勢值)的過程。規(guī)則網(wǎng)格大小應(yīng)遵循研究目的和比例尺而定。數(shù)據(jù)網(wǎng)格化遵循研究變量的空間變化趨勢及規(guī)律,將空間上分散的數(shù)值轉(zhuǎn)換成規(guī)則分布的網(wǎng)格數(shù)據(jù),可減少局部噪音,彌補(bǔ)空白網(wǎng)格的數(shù)據(jù);基于GIS的數(shù)據(jù)網(wǎng)格化還賦予每個網(wǎng)格的單元空間結(jié)構(gòu)及屬性,以更加完整和充分地反映客觀變量的空間模式。數(shù)據(jù)網(wǎng)格化常用在成圖技術(shù)和模式識別技術(shù)上,也是GIS技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)層的一種最基本手段[6]。

        2.2 空間數(shù)據(jù)網(wǎng)格化劃分

        常見的基礎(chǔ)空間要素包括地形、地貌等,對基礎(chǔ)空間要素進(jìn)行網(wǎng)格劃分,首先要獲取基礎(chǔ)空間要素對應(yīng)和關(guān)聯(lián)的網(wǎng)格編碼。具體操作方法:根據(jù)研究區(qū)圖層比例尺確定該圖層所屬網(wǎng)格空間位置,根據(jù)該圖層范圍確定其對應(yīng)網(wǎng)格的編號;將該圖層對應(yīng)的網(wǎng)格編號和圖層對應(yīng)屬性信息作為該圖層元數(shù)據(jù),根據(jù)網(wǎng)格劃分的基本原則,以行政區(qū)為底圖對研究區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格劃分,生成以網(wǎng)格為基本單元的矢量圖層;利用ARCGIS空間分析功能,通過數(shù)據(jù)網(wǎng)格化和網(wǎng)格展布方法,將研究區(qū)底圖上的相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)提取并整理到指定的每一個網(wǎng)格單元中,使每種指標(biāo)數(shù)據(jù)作為網(wǎng)格圖的一個屬性列;利用ARCGIS中的屬性計算功能,對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,并通過相關(guān)指標(biāo)計算出各指標(biāo)數(shù)據(jù)值大小作為網(wǎng)格指標(biāo)屬性。通過上述4個操作步驟把行政區(qū)尺度的指標(biāo)數(shù)據(jù)展布到網(wǎng)格尺度指標(biāo)數(shù)據(jù),之后便可進(jìn)行網(wǎng)格尺度的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價及區(qū)劃。

        2.3 線性加權(quán)模型

        對于各指標(biāo)的一些計算則使用線性加權(quán)模型計算指標(biāo)層對準(zhǔn)則層的貢獻(xiàn)度。用公式表達(dá)為:

        式中,C是評價因子的總值,Wi為各指標(biāo)的權(quán)重;Xi為各指標(biāo)評價得分,m為準(zhǔn)則層內(nèi)每個因素包含的指標(biāo)數(shù)。

        3 指標(biāo)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化與空間展布

        3.1 研究區(qū)網(wǎng)格生成

        矢量網(wǎng)格生成工具有很多種地理信息系統(tǒng)軟件都能實現(xiàn),ARCGIS也提供了多種矢量網(wǎng)格生成方法。例如ARCGIS的GENERATE命令就能實現(xiàn)矢量網(wǎng)格生成。但由于本研究缺少Workstation模塊,因此,采用HawthsTools插件在ARCMAP桌面工作環(huán)境中進(jìn)行矢量網(wǎng)格生成。研究區(qū)矢量網(wǎng)格生成便是采用了該插件實現(xiàn)的,在該插件中Create Vector Grid功能可直接生成研究區(qū)矢量網(wǎng)格 (km網(wǎng))。生成的矢量圖層中除了FID,Shape,ID等3個屬性以外,還自動生成了每個矢量網(wǎng)格坐標(biāo)的最大值(Xmax,Ymax)、最小值 (Xmin,Ymin)。根據(jù)研究區(qū)的面積,在保證每個網(wǎng)格都有數(shù)據(jù)的情況下,將研究區(qū)劃分為2351個網(wǎng)格 (圖2)。其中研究區(qū)矢量圖統(tǒng)一采用1∶400萬的比例尺。

        圖2 研究區(qū)網(wǎng)格化

        3.2 指標(biāo)網(wǎng)格化與空間展布

        指標(biāo)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化,目前采用空間插值方法居多,尤其集中于氣象要素空間插值。本文在總結(jié)前人研究基礎(chǔ)上,采用了協(xié)同克里格和數(shù)據(jù)展布方法進(jìn)行指標(biāo)數(shù)據(jù)空間網(wǎng)格化。由于指標(biāo)包括區(qū)域旅游資源點、游客分布、救援點、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等諸數(shù)據(jù),所以需將各個數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的回歸并進(jìn)行空間展布,實現(xiàn)各指標(biāo)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化與空間展布。

        3.2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

        總結(jié)已有的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價方法,以區(qū)域旅游資源為基本評價單元,以自然災(zāi)害風(fēng)險評價理論為基礎(chǔ),選取旅游地災(zāi)害危險性 (H)、旅游者的暴露性 (E)、旅游者的脆弱性 (V)及防災(zāi)減災(zāi)能力 (R)等4大基本內(nèi)容作為評價的主要因子。參照文獻(xiàn)[7]的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評估指標(biāo)體系,危險性主要考慮了災(zāi)害發(fā)生頻度、災(zāi)害的破壞性2個因子,可通過點或面的網(wǎng)格化來實現(xiàn);暴露性主要考慮了旅游資源數(shù)量、基礎(chǔ)設(shè)施完善程度、年接待游客數(shù)量、旅游收入4個因子,數(shù)據(jù)可通過間接的數(shù)據(jù)空間展布方法來實現(xiàn);脆弱性主要考慮了國家重點名勝區(qū)數(shù)量、國家級重點保護(hù)單位數(shù)量、旅游設(shè)施完善程度、游客年齡結(jié)構(gòu)比、旅游業(yè)GDP貢獻(xiàn)率5個因子,其中涉及到點數(shù)據(jù)的按照點數(shù)據(jù)網(wǎng)格化方法來實現(xiàn);防災(zāi)減災(zāi)能力主要包括交通條件、避難所數(shù)量、救援能力、旅游業(yè)保險完善程度、醫(yī)院床位數(shù)5個因子,此5個因子包括點數(shù)據(jù)和線數(shù)據(jù),因此可采取點或線的網(wǎng)格化方法來實現(xiàn)。由于所選因子有不能夠直接量化的指標(biāo),采取專家來對這些指標(biāo)因子進(jìn)行打分,其他容易量化因子直接參與網(wǎng)格化計算與空間展布,其權(quán)重采用層次分析法獲得網(wǎng)格尺度風(fēng)險評價的權(quán)重體系,具體見表1。

        表1 區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價指標(biāo)體系及權(quán)重

        3.2.2 游客數(shù)量與救援能力指標(biāo)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

        由于指標(biāo)中游客數(shù)據(jù)與避難所、醫(yī)院分布都為點數(shù)據(jù),而點數(shù)據(jù)可以直接落到對應(yīng)區(qū)域的網(wǎng)格內(nèi),所以實現(xiàn)起來相對容易。通過多元相關(guān)分析、回歸分析確定游客數(shù)量相關(guān)的關(guān)鍵因素進(jìn)行網(wǎng)格化,對2010年研究區(qū)游客數(shù)量進(jìn)行展布,其他也按此操作 (圖3-4)。其中游客數(shù)量與避難所數(shù)量分別為0.972和0.945,得出人口空間展布方程:

        式中,W為避難所數(shù)量,G為格網(wǎng)面積,P0為游客數(shù)量。

        3.2.3 路網(wǎng)密度與旅游資源指標(biāo)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

        由于道路數(shù)據(jù)與旅游資源分布多數(shù)都呈條帶狀分布,把這兩方面數(shù)據(jù)按照線狀數(shù)據(jù)進(jìn)行空間展布。對于線數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理起來較麻煩,線數(shù)據(jù)存在跨網(wǎng)格的線與跨網(wǎng)格的面,需要統(tǒng)計和計算網(wǎng)格面內(nèi)的線數(shù)據(jù)長度和面積量算。但HawthsTools的Analysis工具集提供了對目標(biāo)面的面積量算和對象內(nèi)部長度計算的工具,因此利用此功能實現(xiàn)線數(shù)據(jù)和面數(shù)據(jù)網(wǎng)格化 (圖5-6)。

        圖3 人口數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

        圖4 救援能力數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

        圖5 路網(wǎng)密度網(wǎng)格化

        圖6 旅游資源數(shù)量網(wǎng)格化

        3.2.4 社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)網(wǎng)格展布

        常用的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化有空間插值法、遙感反演法、多因素綜合分析法。本研究的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化是通過對已有空間數(shù)據(jù)間接實現(xiàn)的,利用多因素綜合分析法通過對已建立網(wǎng)格化數(shù)據(jù)和未建立網(wǎng)格化數(shù)據(jù) (社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù))進(jìn)行相互關(guān)系確定,并建立模型,實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化。空間數(shù)據(jù)展布是為了把社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的空間分布展布到矢量網(wǎng)格中,利用GIS空間分析模塊將旅游收入、GDP貢獻(xiàn)率、經(jīng)濟(jì)損失等數(shù)據(jù)展布到每個網(wǎng)格中,采取公式獲取社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的空間分布密度。

        式中,Bj為j類旅游收入經(jīng)濟(jì)指標(biāo),bij為i區(qū)j類旅游收入經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分布密度,Ai為i區(qū)域的面積。由此得到圖7中經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的網(wǎng)格化與空間展布。

        4 基于網(wǎng)格尺度的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價模型構(gòu)建

        4.1 模型構(gòu)建

        研究采用的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價模型采用線性加權(quán)模型及區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險度數(shù)學(xué)公式,結(jié)合區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價指標(biāo)體系,構(gòu)建區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價指數(shù)模型[8-9]。

        圖7 經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

        式中,LDRI為區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險指數(shù),用來表示區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險大小,其值越大,區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險越大,反之越小。H,E,V,R的值分別表示危險性、暴露性、脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力4因子指數(shù)。xi是各指標(biāo)量化后的值,Wi為各指標(biāo)的權(quán)重值。

        4.2 評價結(jié)果分析

        圖8 網(wǎng)格尺度的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價

        利用公式得到圖8基于網(wǎng)格尺度的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價圖,風(fēng)險等級劃分參考文獻(xiàn) [7]。從圖8可以看出,從區(qū)域總體上是長春市、吉林市、松原市區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險等級為高;遼源市、白山市及延邊市為較高風(fēng)險;四平市處于中等風(fēng)險;白城市為較低風(fēng)險。但由于旅游資源分布并不是完全以行政范圍分布,有的以點狀分布,甚至是條帶狀,用整個行政區(qū)的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價結(jié)果去表征這些區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價結(jié)果的精度非常低,因此采用網(wǎng)格尺度以提高區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價結(jié)果精度。

        從評價結(jié)果可知,比行政區(qū)尺度的評價結(jié)果更為直觀、精度更高、更能準(zhǔn)確地表征小尺度內(nèi)的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險,評價結(jié)果更為可信。

        5 小結(jié)

        研究結(jié)果表明,在建立區(qū)域旅游資源災(zāi)害評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,以網(wǎng)格為單元對各指標(biāo)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)展布,可提高評價結(jié)果精度。以自然災(zāi)害風(fēng)險評價理論及綜合加權(quán)方法構(gòu)建區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價模型,實現(xiàn)了區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價。以網(wǎng)格尺度實現(xiàn)區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價方法,彌補(bǔ)了以往研究中以行政區(qū)尺度評價結(jié)果精度不足問題,改變了研究中行政區(qū)尺度的較低精度分析的固定模式,提出全新的區(qū)域旅游資源災(zāi)害風(fēng)險評價方法,以期為區(qū)域旅游資源災(zāi)害管理提供服務(wù)。

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